KR101974526B1 - 건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그 사용방법에 관한 것으로, 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지 90~98.5중량%, 멜라 민시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치 1~5중량%, β-핵제 0.01~5중량%를 포함한다.
본 발명에 따르면 난연 및 억연 효과가 향상되고 사출공정에 따른 공법 단순화로 소재가 경량화된다. 또한, 연기밀도가 방염성능기준(국민안전처고시 제2015-1호)제8조에 의거한 400Dm(corr)이하에 부합하므로 다중이용시설에 적용이 가능하다.

Description

건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물{COMBINATION POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION BUILDING FINISHING MATERIALS}
본 발명은 복합 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호모-폴리프로필렌 및 멜라민 시아누레이트를 이용하여 난연 및 억연 효과를 향상시키면서 경량화한 복합 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그 사용방법에 관한 것이다.
근래에 정부는 고층건물의 증가와 건축물 내·외장 마감재의 다양화로 인한 화재의 확산 및 2차 피해 문제를 감소시키고자 건축물 마감재에 대한 규정을 강화하고 있다.
이러한 건축물 마감재는 화재 발생시 자가연소 및 연기발생을 억제하도록 설계하여 인명피해 등의 2차적인 피해를 줄여야 하며, 이는 소방관련법으로 지정하여 관리되고 있다.
일반적으로 사용되는 건축물 마감재는 강성을 높이기 위해 목재합판 및 합성수지재 패널 등이 적층된 다층 복합재나 알루미늄 등을 적용하는데 이는 중량이 증가한다는 문제가 있다.
이에, 난연성을 가지면서 경량인 새로운 건축물 마감재의 개발이 시도되고 있다.
일 예로, 대한민국 등록특허공보 제10-1552542호에는, 난연성을 갖는 시트형 마감재로서 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대해 난연제 5~30중량부, 충진제 0~100중량부(0은 제외), 블록킹 방지제 0.4~5중량부, 활제 0.2~3중량부, 안정제 0.1~1중량부를 포함하는 폴리프로필렌 필름층을 개시하고 있다.
그러나, 상기 문헌은 난연성을 갖는 시트형 마감재에 관한 것으로서, 강성 및 경량화에 대한 개시가 없다.
또, 대한민국 공개특허 제10-2014-0106950호에는 경량화, 고강성 및 내충격의 특성을 가진 자동차 내외장재로서 폴리올리핀계 수지 15~97.99중량%, 열가소성 탄성체 고무 1~40중량% 및 무기 충전재 1~40중량% 및 β-핵제 0.01~5중량%를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 상기 문헌에서는 경량화, 고강성 및 내충격의 특성을 위한 폴리올레핀계 수지 조성물로서 난연 및 억연성에 대한 개시가 없다.
아울러, 기존의 건축물 마감재로 적용중인 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PC(폴리카보네이트), PVC(폴리염화비닐)등의 수지 재료의 연기밀도는 방염성능기준(국민안전처고시 제2015-1호)제8조에 의거한 400Dm(corr)이하에 부합하지 않으므로 다중이용시설의 건축에 이용하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 종래의 건출물 마감재로 이용되는 수지 재료들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 호모-폴리프로필렌과 멜라민 시아누레이트를 이용하여 난연 및 억연 효과를 향상시키면서 경량화한 복합 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그 사용방법을 제공하는 데 있다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지 90~98.5중량%, 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치 1~5중량%, β-핵제 0.01~5중량%를 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 폴리프로필렌에 에틸렌이 공중합 되지 않은 호모-폴리프로필렌을 포함한다.
또한, 상기 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치는 인계 난연제를 포함한다.
또한, 상기 β-핵제는 감마-퀴나크리돈(-quinacridone), 델타-퀴나크리돈(-quinacridone), 퀴나크리돈퀴논(quinacridonequinone), 인디고졸(indigosol) 및 시반틴 유기 안료(cibantine organic pigment), 다이머알루미늄산염(dimeric aluminates)으로 변성된 탄산칼슘, 칼슘스테아레이트(calcium stearate)와 피멜산(pimelic acid)의 혼합물, 2산성의 칼슘염 및 아연염, 아디핀산 도는 수베린산의 디아민, N,N-디시클로헥실-테레프탈아미드 및 N',N'-디시클로헥실-2,6-나프탈렌-디카르복시아미드, narpow(nano rubber powder)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 복합 폴리프로필렌 수지 조성물을 건축물의 내·외장 마감재로 사용하는 방법을 포함한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 호모-폴리프로필렌 및 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 폴리프로필렌 수지 조성물을 통해 난연 및 억연 효과가 향상되고 사출공정에 따른 공법 단순화로 소재가 경량화된다.
그리고, 본 발명에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물의 연기밀도는 방염성능기준(국민안전처고시 제2015-1호)제8조에 의거한 400Dm(corr)이하에 부합하므로 많은 사람들이 많이 오가는 다중이용시설의 내·외장 마감재로 사용이 가능하다.
본 발명에 따른 예시적 실시예들은 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 통상의 기술자들이 용이하게 알 수 있는 조성 및 작용에 대한 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 본 명세서에 상세히 기술된 조성 및 작용은 제한적이지 않으며, 본 발명의 다양한 실시예를 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자를 교시하는 토대로서 기술된다.
이하에서, 본 발명에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지 90~98.5중량%, 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치 1~5중량%, β-핵제 0.01~5중량%를 포함한다.
상기 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 폴리프로필렌에 에틸렌이 공중합 되지 않은 호모-폴리프로필렌을 포함한다.
만약 에틸렌과 공중합된 호모-폴리프로필렌을 사용할 경우, 프로필렌보다 부드러운 특성을 가진 에틸렌에 의하여 최종 제품의 강성이 저하되고, 마감재로 사용시 천장 또는 벽면에서 헐거워져 고정력이 약해진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치는 인계 난연제를 포함한다. 상기 복합 마스터배치의 조성에 있어서, 호모-폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌 수지 45~55중량%, 멜라민 시아누레이트 20~32중량%, 포스핀산 또는 알루미늄염 20~32중량%, 브롬화합물 2~10중량%, 과산화물 첨가물 1~5중량%를 포함한다.
상기 멜라민 시아누레이트(Melamine cyanurate, MCA)는 질소계 난연제로서 플라스틱 연소시 플라스틱 드리핑(dripping)을 유도하여 난연 효과를 부여한다. 또한, 상기 멜라민 시아누레이트는 멜라민 폴리포스페이트(Melamine polyphosphate) 혹은 멜라민 피로포스페이트(Melamine pyrophosphate) 혹은 기타 질소계 난연제 중 1종으로 대체할 수 있다.
상기 포스핀산(phosphinic acid) 또는 알루미늄염(aluminum salt)은 인의 함량이 높은 알루미늄 하이포아인산염(aluminum hypophosphite)을 주로 이용한다. 상기 알루미늄 하이포아인산염은 인-브롬계 난연성을 보조하는 역할을 하며, 폴리프로필렌 드리핑(dripping)시, 고함량의 인으로 인해 시편에 화염이 붙지 않도록 한다. 폴리프로필렌 드리핑이 발생하더라도 화염이 시편을 타고 올라가면 전소할 수 있기 때문에, 이를 방지함으로써 화재의 2차 피해를 줄일 수 있다.
한편, 상기 복합 마스터배치의 조성에서, 포스핀산 또는 알루미늄염의 상기 함량 미달시 억연 효과가 저하된다.
상기 브롬화합물은 브롬계 난연제로서, 폴리프로필렌에 적합한 멜팅 타입(melting type)의 인-브롬계가 바람직하며, 멜팅 타입의 인-할로겐계 난연제 혹은 인-염소계 난연제를 선택하여 사용할 수 있다. 브롬화합물은 난연 효과를 부여하는 물질로, 상기 함량 미달시 난연성이 저하되고, 함량 초과시 연기 발생도가 증가한다.
상기 과산화물 첨가제는 3차 구조(tertiary structure)의 라디칼(radical)을 갖거나, 공명구조(resonance form)의 안정적인 라디칼을 형성할 수 있는 물질을 포함한다.
상기 과산화물 첨가제는 150 내지 250 내에서 안정된 라디칼을 형성할 수 있는 과산화물(peroxide)이 유효하다. 상기 150 내지 250 내에서 생성된 라디칼은 인-브롬계 난연제와 작용하여 호모-폴리프로필렌의 사슬을 끊으면서 연소시험 UL94 V-2 규격을 만족하는 난연성을 띠게 된다.
따라서, 상기 과산화물 첨가제의 특성을 고려하면, 본 발명의 복합 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 호모-폴리프로필렌이 아닌 폴리에틸렌 사용시, 과산화물 첨가제가 폴리에틸렌의 사슬을 끊기 힘들기 때문에 난연성이 저하될 수 있다.
아울러, 상기의 조성물을 포함하는 본 발명의 복합 마스터 배치는 마스터배치 형태로 투입되므로 사용이 간편하고 분산성 강화제 등의 첨가제를 추가함으로써, 압출 공정 시 분산성이 향상된다. 상기 조성물을 마스터 배치 형태가 아닌 개별 투입시 가공성이 저하된다.
상기 β-핵제는 폴리프로필렌 수지의 β-결정 형성을 유도함으로써 강성 증가 목적으로 사용되며, β-결정은 상대적으로 라멜라(lamella)의 크기와 무질서도가 작은 결정을 형성하기 때문에 강성을 증가시킨다.
상기 β-핵제는 감마-퀴나크리돈(-quinacridone), 델타-퀴나크리돈(-quinacridone), 퀴나크리돈퀴논(quinacridonequinone), 인디고졸(indigosol) 및 시반틴 유기 안료(cibantine organic pigment), 다이머알루미늄산염(dimeric aluminates)으로 변성된 탄산칼슘, 칼슘스테아레이트(calcium stearate)와 피멜산(pimelic acid)의 혼합물, 2산성의 칼슘염 및 아연염, 아디핀산 도는 수베린산의 디아민, N,N-디시클로헥실-테레프탈아미드 및 N',N'-디시클로헥실-2,6-나프탈렌-디카르복시아미드, narpow(nano rubber powder)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 방염성능기준(국민안전처고시 제2015-1호)제8조에 의거한 400Dm(corr)이하의 조건을 만족하므로, 고층건물 등 다중이용시설 건축의 내·외장 마감재로 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물의 실시예들은 표를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
1. 실시예1, 2: 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조
실시예1, 2는 하기 표 1과 같다.
실시예1, 2의 각 원료를 헨셀믹서로 3분 동안 혼합하여 트윈 압출기로 180 내지 200에서 압출한 후 냉각, 고화하여 펠렛상의 조성물을 얻었다.
구분 호모-폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌 수지(중량%) 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치(중량%) β-핵제(중량%)
실시예1 98.47 1.5 0.03
실시예2 96.97 3 0.03
폴리프로필렌 수지: B-110(MI 1g/10min, 롯데케미칼)
복합 억연 마스터배치: NH-500MB(오로라)
β-핵제: VP-101(SINOPEC)
상기 실시예1과 2에 따라 얻은 조성물은 용융지수에 따라 180 내지 200에서 사출한 후 각종 물성들을 측정하였다.
2. 실시예1, 2에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 측정
밀도는 ASTM(미국재료시험학회) D-1505법으로 측정하였고, 굴곡탄성율은 ASTM D-790법으로 측정하였으며, 시편규격은 12.7이며, 크로스헤드(crosshead) 속도는 28mm/min에서 측정하였다.
연기밀도는 한국소방산업기술원에 의뢰하여 방염성능기준(국민안전처고시 제2015-1호) 제8조에 의거하여 측정하였고, 난연성은 상기 방염성능기준에 의거하여 측정하였다.
상술한 실시예 1과 2의 복합 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 측정값은 하기 표 2와 같다.
구분 밀도(g/cm3) 굴곡탄성율(Kgf/cm2) 연기밀도(Dm(corr)) 난연성(자가소화)
실시예1 0.90 16,400 290 합격
실시예2 0.91 16,480 380 합격
표 2에 의하면, 실시예1과 2에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 밀도, 굴곡탄성율, 연기밀도, 난연성(자가소화) 모두 소방관렵법의 조건을 만족하므로 다중이용시설의 내·외장 마감재로서의 적용이 가능하다.
전술한 바와 같이, 실시예1과 2에 따르면, 멜라민 시아누레이트를 포함한 복합 마스터 배치는 인계 고분자로 인해 난연성이 높아지고, 특수 촉매로서 연기 발생을 억제시키므로 화재시 2차적인 피해를 줄일 수 있다.
또한, 종래에 사용되는 난연 시스템과 다르게 폴리프로필렌 연소시 드리핑을 유도하고, 연기밀도가 낮기 때문에 난연성 건축물 마감재의 소재로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 폴리프로필렌 수지 조성물은 압출 및 사출이 가능하여 공정을 단순화시키므로, 경량이면서 강성을 가지는 건축물 마감재로서, 특히 다중이용시설에 바람직하게 사용할 수 있는 것이다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 기술했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들의 신규 실시형태는 그 밖의 다른 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략, 치환, 변경이 가능하다. 상기 실시형태 및 그 변경은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 에틸렌이 공중합되지 않은 호모-폴리프로필렌(Homo-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 수지 90~98.5중량%, 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치 1~5중량%, β-핵제 0.01~5중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복합 마스터배치는 호모-폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌 수지 45~55중량%, 멜라민 시아누레이트 20~32중량%, 포스핀산 또는 알루미늄염 20~32중량%, 브롬화합물 2~10중량%, 과산화물 첨가물 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 멜라민 시아누레이트를 포함하는 복합 마스터배치는 인계 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, β-핵제는 감마-퀴나크리돈(-quinacridone), 델타-퀴나크리돈(-quinacridone), 퀴나크리돈퀴논(quinacridonequinone), 인디고졸(indigosol) 및 시반틴 유기 안료(cibantine organic pigment), 다이머알루미늄산염(dimeric aluminates)으로 변성된 탄산칼슘, 칼슘스테아레이트(calcium stearate)와 피멜산(pimelic acid)의 혼합물, 2산성의 칼슘염 및 아연염, 아디핀산 또는 수베린산의 디아민, N,N-디시클로헥실-테레프탈아미드 및 N',N'-디시클로헥실-2,6-나프탈렌-디카르복시아미드, 나노고무분말(nano rubber powder)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 마감재용 복합 폴리프로필렌 수지 조성물.
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